ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
1.3. Второй закон термодинамики. Цикл Карно
Поскольку уравнение энергии является скалярным, то одного его,
чтобы изучить процесс передачи тепла, недостаточно.
Поэтому в середине XIX века ученые интенсивно искали условия, по-
зволяющие определять направление теплового процесса. Появились рабо-
ты Больцмана, Томсона, Клаузиуса и др., что позволило прояснить вопро-
сы теплопередачи от одних тел к другим. Эти поиски и привели к откры-
тию второго закона термодинамики.
В результате исследований к уравнению энергии было добавлено 2-ое
фундаментальное начало термодинамики, утверждающее, что теплота не
может самопроизвольно переходить от менее нагретых тел к более нагре-
тым (формулировка Клаузиуса).
Второе начало термодинамики имеет в науке о закономерностях теп-
лового движения такое же основополагающее значение, какое в механике
имеет закон сохранения и превращения энергии. Именно благодаря ему
была твердо доказана невозможность создания вечного двигателя второго
рода. Ведь, согласно этому закону, нельзя бесконечно черпать тепловую
энергию от какого-либо тела: охладившись до температуры окружающей
среды, оно перестанет отдавать свое тепло. А чтобы понизить температуру
этого тела еще больше, придется затратить некоторое количество какой-
либо энергии (механической, электрической, химической и т.д.). Именно
поэтому в холодильнике может поддерживаться температура ниже, чем у
окружающей среды (за счет использования и преобразования электриче-
ской энергии). Второй закон термодинамики, говоря о том, что тепловые
процессы могут идти не в любом направлении, по существу дополняет
фундаментальный закон сохранения и превращения энергии.
Французский ученый и инженер Сади Карно впервые ввел понятие
термодинамического коэффициента полезного действия (КПД), которое и
позволило сформулировать математически 2-ой закон термодинамики.
Начнем рассмотрение второго закона термодинамики с изучения цик-
ла Карно.
Цикл Карно (рис. 7) состоит из последовательно чередующихся двух
изотермических и двух адиабатных процессов. Круговой цикл Карно явля-
ется обратимым, а рабочим телом идеальной тепловой машины является
идеального газа. В цикле Карно совершается превращение теплоты в
работу (или наоборот). Этот цикл впервые был рассмотрен Карно в 1824 го-
ду как идеальный рабочий цикл теплового двигателя, совершающего работу
за счет теплоты, подводимой к рабочему телу в изотермическом процессе.
1 кг
34
2
По изотерме подводится тепло , по изотерме отводится тепло
. Чтобы получить механическую энергию из тепловой, надо иметь два
источника тепла и , причем . Отсюда следует важный вывод:
1
Т
1
q
2
Т
2
q
1
Т
2
Т
1
ТТ>
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 32
- 33
- 34
- 35
- 36
- …
- следующая ›
- последняя »
